CN115395982B - 脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片 - Google Patents

脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信领域，公开一种脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片。所述抑制方法包括：确定由观测窗分割而成的多个层级上的每个子窗内的功率和，其中每个子窗的长度大于或等于脉冲宽度；根据观测窗的总长度及每个层级上的每个子窗内的功率和，确定特定层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与每个子窗的长度；根据有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整；以及根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整的数据帧进行调整，其中所述窗长大于特定层级上的每个子窗的长度。本发明通过对观测窗进行动态分割，将有效子窗作为模拟增益计算，从而可有效地抑制脉冲干扰。

Description

脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片
技术领域
本发明涉及通信领域，具体地涉及一种脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片。
背景技术
OFDM（正交频分复用）技术作为高速通信技术，将指定的通信带宽分割成若干子信道，其中，每个子信道采用一个载波进行调制，载波之间无需频域间隔，多个载波进行并行传输。OFDM技术作为物理层关键技术，具有以下优点。
（1）由于数据被分配到不同的载波上进行传输，系统可以根据载波上的信道状况进行自适应选择条件好的载波进行数据传输，提高传输有效性、可靠性以及传输速率。
（2）相邻载波间峰值和零点重叠，系统可以最大限度利用频谱资源，从而提高频谱利用率。
（3）在OFDM利用循环前缀的前提下，可以有效地抑制符号间干扰。
基于以上优势，电力通信领域提出了基于OFDM的PLC（电力线载波通信）方案，如G3-PLC、Green-PHY以及BPLC（宽带电力线载波通信）或HPLC（高速电力线载波通信）、HPLC-RF。电力线通信技术可直接利用现有的电力线进行数据传输，无须重新布线，组网简单快捷且成本较低廉，故电力线通信技术应用范围广，同时可保障信息安全。基于OFDM的PLC通信技术，广泛的应用于智能电网抄表系统、能源互联网、智能家居、工业数据采集等场景。
基于OFDM的PLC方案（如G3-PLC, Green-PHY，BPLC等），采用自组网的突发通信系统。对于同步通信系统，每个数据帧在第一次同步后，后续只要按照固定的时隙配比与物理帧间隔，进行跟踪以获得准确的物理帧头，然后进行数据的信道估计、均衡、解调与译码等处理。对于自组网的突发通信系统，各节点进行每帧的接收时，首先需要通过检测而非跟踪的方式，获得物理帧头。
由于实际电力环境的特殊性，存在大量与工频异步的周期性脉冲噪声、随机脉冲噪声、与工频同步的周期性脉冲噪声等。此类脉冲噪声主要来源于电力环境中的各类电器设备的使用。例如，与工频异步的周期性脉冲噪声主要由大功率设备开关的周期性开闭动作引起，功率谱为离散谱线。随机脉冲噪声一般由网络负载的开关引起，具有不可预测性，在频域或是与时域上表现为突发性。与工频同步的周期性脉冲噪声主要由与电源同步工作的电力设备引起。脉冲干扰的存在严重影响数据帧同步的获取，影响数据帧的解调与译码性能，最终影响系统的通信成功率与可靠性。
为抑制脉冲干扰，目前主要采用以下方法。
1.对脉冲干扰发生的时刻进行估计和跟踪，确定脉冲干扰的时间起点和宽度，将接收信号中受脉冲干扰的部分做消除处理，抑制脉冲干扰对整体信号的影响。这类方法只适用于干扰理想的情况，如脉冲的宽度基本固定，周期基本固定，如图1所示。但实际环境中，由于发生的随机性，脉冲干扰的时间起点和宽度很难估计。由于脉冲干扰是突发的，时间短，加上接收设备的滤波特性，具有拖尾形状，并且幅度也不固定，导致估计脉冲起点和宽度很难估计到，无法准确地对干扰部分进行消除，如图2所示。
2.根据脉冲干扰的周期特性，采用多次估计，提高脉冲检测概率，进行脉冲干扰检测。例如进行功率的波峰波谷估计，周期性地多次出现波峰，即系统中存在脉冲干扰。检测到脉冲干扰后，调整信号增益的门限，将接收信号进行放大处理，通过饱和的方式抑制脉冲干扰的影响。实际情况中，采用多次估计检测到脉冲，并作为后续数据接收增益调整的依据，但脉冲不一定完全具备周期性，多次估计后，脉冲可能已经消失，增益调整得不合理，会导致频域信号饱和。或者多次估计的过程中，不能进行数据的接收，错过突发系统数据同步的检测而导致数据的丢帧。
3.考虑到脉冲的突发性以及避免脉冲宽度的估计，采用去掉峰值并多次平均的方式，进行信号接收调整增益的计算。同样地，多次估计后，脉冲可能已经消失，增益调整得不合理，会导致频域信号饱和。或者多次估计的过程中，不能进行数据的接收，错过突发系统数据同步的检测而导致数据的丢帧。
对于基于OFDM的PLC方案，脉冲抑制的性能直接影响同步以及数据解调性能。
发明内容
本发明的目的是提供及一种脉冲干扰的抑制方法、抑制系统、设备和芯片，其通过对观测窗进行动态分割，以确保最小分割单位包含脉冲干扰，并且仅将有效子窗作为模拟增益计算，从而可极大地减小运算的复杂度与虚警，进而可有效地抑制脉冲干扰对信号的影响。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种脉冲干扰的抑制方法，所述抑制方法包括：确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲的宽度；根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度；根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧；以及根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整，其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
优选地，所述确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和包括：根据所述观测窗内的每个最小数据段内的采样数据，确定所述每个最小数据段内的功率和，其中，所述最小数据段为最大分割层级上的每个子窗内的采样数据；以及根据所述每个最小数据段内的功率和，确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和。
优选地，所述确定所述每个最小数据段内的功率和包括：根据所述观测窗内的第n个最小数据段内的第k个采样数据r(n,k)及下式，确定所述第n个最小数据段内的功率和，
Figure 56177DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，N为所述观测窗内的最小数据段的数目，K为所述最小数据段内的采样数据的数目，相应地，在以1/2 i 分割方式对所述观测窗进行分割以获取分割层级i上的多个子窗的情况下，所述确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和包括：根据所述第n个最小数据段内的功率和p(n)及下式，确定分割层级i上的第m子窗内的功率和，
Figure 954863DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，N≥2 I ，I为最大分割层级。
优选地，所述预设条件包括：所述特定分割层级上的子窗内的最大功率和与最小功率和的比值大于或等于第一阈值且所述有效子窗内的功率和与所述最小功率和的比值小于或等于第二阈值。
优选地，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率包括：根据所述每个分割层级上的每个子窗内的功率和、所述第一阈值及所述第二阈值，确定所述有效子窗；以及确定所述有效子窗内的平均功率。
优选地，所述确定所述有效子窗包括：根据任一分割层级上的每个子窗内的功率和，确定所述任一分割层级上的对应于最大功率和的第一子窗与对应于最小功率和的第二子窗；在所述最大功率和与所述最小功率和的比值大于或等于所述第一阈值的情况下，将所述任一分割层级确定为所述特定分割层级；以及将所述特定分割层级上的特定子窗与所述第二子窗均确定为所述有效子窗，其中，所述特定子窗内的功率和与所述最小功率和与的比值小于或等于所述第二阈值，且所述特定子窗不同于所述第二子窗。
优选地，所述确定所述有效子窗还包括：在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值的情况下，确定所述任一分割层级上不存在所述有效子窗；以及在所述任一分割层级不是最大分割层级的情况下，从所述任一分割层级的下一分割层级上继续选择所述有效子窗。
优选地，所述确定所述有效子窗还包括：在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值且所述任一分割层级是最大分割层级的情况下，将第一分割层级确定为所述特定分割层级，以及将所述特定分割层级上的子窗均确定为所述有效子窗。
优选地，确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度包括：根据所述观测窗的总长度与所述特定分割层级，确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
优选地，所述确定所述有效子窗内的平均功率包括：统计所述特定分割层级上的所述有效子窗的数目；以及根据所述特定分割层级上的所述有效子窗内的功率和、所述特定分割层级上的每个子窗的长度及所述有效子窗的数目，确定所述有效子窗内的平均功率。
优选地，所述对数据帧进行调整包括：根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定模拟增益调整值；以及根据所述模拟增益调整值，对所述数据帧进行调整。
优选地，所述确定模拟增益调整值包括：根据上一次模拟增益控制过程中的有效子窗的平均功率、所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定待调整功率；以及在所述待调整功率的绝对值大于增益调整阈值的情况下，将所述待调整功率确定为所述模拟增益调整值，或者在所述待调整功率的绝对值小于或者所述增益调整阈值的情况下，将上一次模拟增益控制过程中的模拟增益调整值确定为所述模拟增益调整值。
优选地，所述对经模拟增益调整后的数据帧进行调整包括：根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述目标数字增益，确定数字增益调整值；以及根据所述数字增益调整值，对所述经模拟增益调整后的数据帧进行调整。
优选地，所述确定数字增益调整值包括：根据所述特定分割层级上的每个子窗的长度，确定所述用于数字增益控制的窗长；根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述用于数字增益控制的窗长，确定所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据的平均幅度；以及根据所述平均幅度及所述目标数字增益，确定所述数字增益调整值。
通过上述技术方案，本发明创造性地首先确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，然后根据观测窗的总长度及所述每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度，接着根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧，最后根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整。由此，本发明无需对脉冲干扰进行估计，避免其他脉冲干扰估计方法中对脉冲干扰起点与脉冲宽度的估计（或者对脉冲干扰功率的提取），也不受周期性的限制，通过对观测窗进行动态分割，以确保最小分割单位包含脉冲干扰，并且仅将有效子窗作为模拟增益计算，从而可极大地减小运算的复杂度与虚警，进而可有效地抑制脉冲干扰对信号的影响。
本发明第二方面提供一种脉冲干扰的抑制系统，所述抑制系统包括：功率和确定装置，用于确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲的宽度；有效子窗参数确定装置，用于根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度；模拟增益调整装置，用于根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧；以及数字增益调整装置，用于根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整，其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
有关本发明提供的脉冲干扰的抑制系统的具体细节及益处可参阅上述针对脉冲干扰的抑制方法的描述，于此不再赘述。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
本发明第四方面提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
本发明第五方面提供一种芯片，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是理想的脉冲干扰的特性图；
图2是实际的脉冲干扰的特性图；
图3是本发明一实施例提供的脉冲干扰的抑制方法的流程图；
图4是本发明一实施例提供的观测窗的分割层级示意图；
图5是本发明一实施例提供的确定有效子窗内的平均功率的流程图；
图6是本发明一实施例提供的脉冲干扰的抑制系统的结构示意图；以及
图7是本发明一实施例提供的脉冲干扰的抑制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图3是本发明一实施例提供的脉冲干扰的抑制方法的流程图。如图3所示，所述抑制方法可包括以下步骤S301-S304。
步骤S301，确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和。
其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲。
由于电力环境中，脉冲是突发的且宽度可能是变化的，干扰宽度一般为微妙级的，再考虑到接收前端滤波的导致的拖尾，观测窗的最小功率单位为微秒级或数微秒级。由于功率计算模块20所消耗的时间与数据等同于模拟增益控制（AGC）中的模拟增益计算所消耗的时间和数据，为了保证信号能快速调整并稳定到系统接收期望的幅度，观测窗长度不宜设置得太长。为了防止频繁调整射频或模拟前端，观测窗长也不能设置得太短。结合PLCOFDM系统特点以及同步检测算法、信道估计的特点，建议观测窗长度（其至少包括一个脉冲以及未被干扰的信号（即，有用信号））设置为1/4或1/2个OFDM长度。
以图4所示的观测窗为例，从3个分割层级（由上到下分割层级逐渐增大，分割层级分别为1、2、3）上对所述观测窗进行分割，以获取各个分割层级上的多个子窗。为了保证能够观测到至少一个脉冲以及未被干扰的信号的功率，由观测窗分割而成的每个子窗至少能够包含一个脉冲的宽度，也就是说，需要保证观测窗的最小分割单位（即，最大分割层级上的子窗，其还可称为最小数据段）的长度能够包含一个脉冲的宽度。
设观测窗的最小分割单位（即最小数据段）的长度为K（即最小分割单位包含了K个采样数据）；设置观测窗的总长为L，L等于K的整数倍，即N=L/K。
对于步骤S301，所述确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和可包括：根据所述观测窗内的每个最小数据段内的采样数据，确定所述每个最小数据段内的功率和，其中，所述最小数据段为最大分割层级上的每个子窗内的采样数据；以及根据所述每个最小数据段内的功率和，确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和。
在一实施例中，所述确定所述每个最小数据段内的功率和可包括：根据所述观测窗内的第n个最小数据段内的第k个采样数据r(n,k)及下式（1），确定所述第n个最小数据段内的功率和，
Figure 665330DEST_PATH_IMAGE001
（1），
其中，N为所述观测窗内的最小数据段的数目，K为所述最小数据段内的采样数据的数目。
也就是说，在长度为L=N*K的观测窗内，功率计算模块20以最小数据段（长度为K）计算功率和P(n)，并将N（n=0,…,N-1）个功率和存储到缓存（Buffer）中。上述采用求和的方式计算功率是为了体现各个子窗内功率的差异。如果K选择不合理，脉冲实际占空比非常小的情况下，采用求平均的方式，无法体现出脉冲导致的功率变化。
相应地，在以1/2 i 分割方式对所述观测窗进行分割以获取分割层级i上的多个子窗的情况下，所述确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和可包括：根据所述第n个最小数据段内的功率和p(n)及下式（2），确定分割层级i上的第m子窗内的功率和，
Figure 409295DEST_PATH_IMAGE003
（2），
其中，N≥2 I ，I为最大分割层级。
也即是说，以1⁄2, 1⁄4,…, 1⁄2 I 对观测窗进行分割，分别计算分割后的分割层级i上的各子窗内的功率和。同样地，采用功率和是为了体现各个窗内功率的差异。对于的选择需要注意的是：N/2 I 不能小于1，即max(I)=log 2 (N)，同时需要兼顾窗分割判决模块的复杂度。
例如，当最大以1/4分割（即最大分割层级I为2）时，分别出现1/2分割时的P(1,0)、P(1,1)，以及1/4分割对应的P(2,0)、P(2,1)、P(2,2)、P(2,3)（该四个子窗也是观测窗内的最小数据段）。在N=4的情况下，首先根据公式（1）确定p(0)、p(1)、p(2)、p(3)；然后根据公式（2）分别确定：分割层级1上的各个子窗的功率和P(1,0)=p(0)+p(1)，P(1,1)=p(2)+p(3)；以及分割层级2上的各个子窗的功率和P(2,0)=p(0)，P(2,1)=p(1)，P(2,2)=p(2)，P(2,3)=p (3)。
以此类推，以1⁄2 I 分割时，可以产生P(1,0)、P(1,1)、…、P(I,0)、…、P(I,2 I -1)。根据公式（1）-（2）可计算各个分割层级上的各个子窗内的功率。随着分割层级的增加，相应的子窗数（节点数）越多，其中包含脉冲的子窗所累积的能量越接近脉冲的能量，但复杂度也会上升。因此，建议以最大1/8分割，如图4所示。
功率计算模块20完成各个子窗内的功率和计算后，将结果存储到缓存中，并通知窗长分割判决模块40进行分割结果的判决，如图6所示。
步骤S302，根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
其中，所述预设条件可包括：所述特定分割层级上的子窗内的最大功率和与最小功率和的比值大于或等于第一阈值且所述有效子窗内的功率和与所述最小功率和的比值小于或等于第二阈值。
其中，所述第一阈值与所述特定分割层级相关联。
对于步骤S302中的部分步骤，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率可包括以下步骤S501-S502，如图5所示。
步骤S501，根据所述每个分割层级上的每个子窗内的功率和、所述第一阈值及所述第二阈值，确定所述有效子窗。
对于步骤S501，所述确定所述有效子窗可包括：根据任一分割层级上的每个子窗内的功率和，确定所述任一分割层级上的对应于最大功率和的第一子窗与对应于最小功率和的第二子窗；在所述最大功率和与所述最小功率和的比值大于或等于所述第一阈值的情况下，将所述任一分割层级确定为所述特定分割层级；以及将所述特定分割层级上的特定子窗与所述第二子窗均确定为所述有效子窗。
其中，所述第一阈值Thr0(i)与所述任一分割层级i相关联。例如，Thr0(i)=Thr0+ 3*(i-1)，当i<5时；Thr0(i)= Thr0+12，当i≥5时。在所述最大功率和与所述最小功率和的比值大于或等于第一阈值的情况下，表明所述任一分割层级上的子窗可用于模拟增益控制，可将所述任一分割层级确定为所述特定分割层级。
其中，所述特定子窗内的功率和与所述最小功率和与的比值小于或等于所述第二阈值，且所述特定子窗不同于所述第二子窗。
也就是说，可将特定分割层级上的功率和较小的子窗确定为有效子窗，所述有效子窗内的信号未被干扰的概率较大，其可用于模拟增益控制过程。
对于步骤S501，所述确定所述有效子窗还可包括：在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值的情况下，确定所述任一分割层级上不存在所述有效子窗；以及在所述任一分割层级不是最大分割层级的情况下，从所述任一分割层级的下一分割层级上继续选择所述有效子窗。
也就是说，若所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值，则说明所述任一分割层级上的子窗不能用于模拟增益控制。如果处理没有到达最大分割层级，则从该任一分割层级的下一层级继续检测是否存在有效子窗。
对于步骤S501，所述确定所述有效子窗还可包括：在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值且所述任一分割层级是最大分割层级的情况下，将第一分割层级确定为所述特定分割层级，以及将所述特定分割层级上的子窗均确定为所述有效子窗。
也就是说，若所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值，则说明所述任一分割层级上的子窗不能用于模拟增益控制。如果处理到达最大分割层级，则表明当前处理过程中可能不存在脉冲干扰，所有子窗均可用于模拟增益控制。例如，可将第一分割层级确定为特定分割层级，并将该第一分割层级上的子窗均确定为有效子窗。
对于步骤S302中的部分步骤，确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度可包括：根据所述观测窗的总长度L与所述特定分割层级i candidate 及下式（3），确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度Lsubsize，
Figure 76348DEST_PATH_IMAGE006
（3）。
步骤S502，确定所述有效子窗内的平均功率。
对于步骤S502，所述确定所述有效子窗内的平均功率可包括：统计所述特定分割层级上的所述有效子窗的数目；以及根据所述特定分割层级上的所述有效子窗内的功率和、所述特定分割层级上的每个子窗的长度及所述有效子窗的数目，确定所述有效子窗内的平均功率。
具体地，根据所述特定分割层级上的每个子窗的长度Lsubsize、所述有效子窗的数目及下式（4），确定所述特定分割层级上的所述有效子窗的总长度num_sample，
num_sample=num_point*Lsubsize（4），
然后，根据所述特定分割层级上的所述有效子窗内的功率和Psum、所述特定分割层级上的所述有效子窗的总长度num_sample及下式（5），确定所述有效子窗内的平均功率Pavg，
Figure 742953DEST_PATH_IMAGE007
（5）。
窗长分割判决模块40的处理流程如下。
初始化分割层级i=1，根据选定的最大分割层级I进行循环操作，随着级数增加而递增。
初始化比较门限Thr0(i)=Thr0，随着级数的增加而更新。
初始化增益计算候选功率和Psum=0；
初始化增益计算候选分割层级i candidate =0;
Step1. 选择当前分割层级i上的功率和最大的节点Pmax，以及功率和最小的节点Pmin，记录子窗索引m_max与m_min。
如果Pmax≥Pmin*Thr0(i)，说明当前分割层级上的子窗内的功率和可以用于增益计算，并且功率和大的节点（子窗）被脉冲干扰的概率大，功率和小的节点（子窗）未被干扰的概率大。其中，m_min对应的节点（子窗）为有效子窗。记录有效子窗的功率和Psum=Pmin，当前分割层级i candidate = i，并继续执行Step2，以进行增益功率和的计算。
如果不能满足Pmax≥Pmin*Thr0(i)，说明当前分割层级上的子窗功率和不能用于增益计算。如果处理没有到达最大分割层级，递增分割层级i，并更新Thr0(i)，回退到Step1进行下一步处理。
如果不能满足Pmax≥Pmin*Thr0(i)，如果处理到达最大分割层级，说明当前处理过程中可能不存在脉冲干扰，所有的子窗都可以用作功率增益的计算，i candidate =1，跳转至Step3，进行增益功率和的计算。
Step2. 初始化当前分割层级上的用于计算增益功率的节点（即有效子窗）数num_ point=1；在集合
Figure 539876DEST_PATH_IMAGE008
内，采用Pmin与同级其他节点比较。如果Pmin*Thr1≥P(i,m)（即第二预设条件），P(i,m)可以用于增益功率计算，m对应的节点（子窗）也是有效子窗，更新有效子窗的功率和Psum=Psum+P(i,m)，相应地，递增有效子窗的数目num_point（每出现1个子窗满足上述第二预设条件，则num_point相应地增加1）。直到同级所有节点都比较完成，跳转至Step4，进行平均增益功率的计算。
Step3. 计算整个观测窗的增益功率和。由于整个观测窗都可以用于功率计算，因此可以采用1/2分割时的功率和进行计算，num_point设置为2，Pavg=P(1,0)+P(1,1)。
Step4. 根据当前分割层级i candidate 上的有效子窗内的功率和Psum、观测窗的总长度L、所述有效子窗的数目num_point及下式(3)-(5)，计算平均增益功率（即所述有效子窗内的平均功率）。
Figure 506695DEST_PATH_IMAGE006
（3），
num_sample=num_point*Lsubsize（4），
Figure 747184DEST_PATH_IMAGE007
（5），
其中，num_sample表示计算增益功率所用采用的样点数（即当前分割层级上的所述有效子窗的总长度）。
通过以上步骤，完成了当前平均增益功率Pavg的计算，Pavg作为模拟增益判决与反馈模块50的输入参数，Lsubsize作为数字增益判决与调整模块30的输入参数。
特别地，以上过程提及门限Thr0，Thr0(i)，Thr1分别描述如下：
Thr0表示1/2分割时，有脉冲的数据段的功率和与无脉冲数据段的功率和的线性比值门限。由于脉冲会影响同步与数据解调，并且Thr0取决于脉冲在1/2观测窗信号内的占空比以及可能的周期，因此Thr0可以根据仿真获得；产品实现后，根据产品测试结果获得。
Thr0(i)（即对应于分割层级i的第一阈值）表示1/2 i 分割时，有脉冲的数据段的功率和与无脉冲数据段的功率和的线性比值门限。脉冲存在且功率比较大的情况，比值会随着子窗的缩小而增加。本实施例的目的是为了获得增益调整的子窗，而不是估计具体的脉冲强度与位置。因此，当i增加到一定层级时，Thr0(i)可以维持不变。例如Thr0(i)=Thr0+3* (i-1)，当i<5时；Thr0(i)= Thr0+12，当i≥5时。
Thr1（即第二阈值）表示对于未被干扰的信号，不同子窗之间相差的线性比值。由于在未被干扰的条件下，信号的功率是平坦的，即各个子窗的功率几乎相等的，因此Thr1可被设置为一个常数（例如2），即相差6dB。
图6中的窗长分割判决模块40根据存储在缓存中的各个子窗功率和，进行判决，并计算出合理的增益，以保证通过增益调整方式使被干扰的接收信号被饱和掉，而为未被干扰的信号控制在未饱和区域。
本实施例通过对观测窗进行动态分割，只估计合适窗长的有效子窗作为增益计算的观测窗，而无需对脉冲干扰进行估计，避免其他脉冲干扰估计方法中对脉冲干扰起点与脉冲宽度的估计（或者对脉冲干扰功率的提取），也不受周期性的限制，从而可减小运算的复杂度与虚警。
步骤S303，根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧。
对于步骤S303，所述对数据帧进行调整可包括：根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定模拟增益调整值；以及根据所述模拟增益调整值，对所述数据帧进行调整。
其中，所述确定模拟增益调整值可包括：根据上一次模拟增益控制过程中的有效子窗的平均功率、所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定待调整功率；以及在所述待调整功率的绝对值大于增益调整阈值的情况下，将所述待调整功率确定为所述模拟增益调整值，或者在所述待调整功率的绝对值小于或者所述增益调整阈值的情况下，将上一次模拟增益控制过程中的模拟增益调整值确定为所述模拟增益调整值。
具体地，首先，根据上一次模拟增益控制中的有效子窗的平均功率Pavg_last、所述有效子窗内的平均功率Pavg、目标模拟增益Targain0及下式（6），计算待调整功率δ，
Figure 901084DEST_PATH_IMAGE009
（6）。
然后，如果abs(δ)大于增益调整阈值∆，则将调整结果δ反馈给射频/模拟前端10进行增益调整；否则维持上一次模拟增益控制过程中的调整值δ_last。
在实际实现中，∆过小会导致调整比较频繁，信号功率波动大；∆过大，会导致信号功率收敛缓慢。建议∆在0.5~1范围内取值。根据模拟数值转换器（ADC）的量化位宽，可以只预留一位，作为符号位。例如ADC量化带位宽为W比特（bit），则目标增益Targain0可以设置为6*W比特（bit）。
模拟增益判决与反馈模块50通过上述过程，进行增益判决，并将调整增益反馈给射频/模拟前端10，进行模拟增益调整，达到饱和脉冲干扰，且保留信号的目的。在本实施例的结构中，模拟增益调整后的数据会紧着进行数字增益的调整，而不会有其他数字前端的模块，例如带通滤波、IQ平衡、陷波器、降采样等处理。因此，不需要考虑由于射频/模拟前端10将数据放大到接近饱和，而导致后级模块计算溢出的问题。
步骤S304，根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整。
其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。所述当前时刻之前的用于数字增益控制（DGC）的窗长W dgc 的选取，需要避免脉冲干扰未完全饱和的条件下，导致未被干扰的信号被压缩，因此W dgc 需要大于Lsubsize。
对于步骤S304，所述对经模拟增益调整后的数据帧进行调整可包括：根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述目标数字增益，确定数字增益调整值；以及根据所述数字增益调整值，对所述经模拟增益调整后的数据帧进行调整。
其中，所述确定数字增益调整值可包括：根据所述特定分割层级上的每个子窗的长度，确定所述用于数字增益控制的窗长；根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述用于数字增益控制的窗长，确定所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据的平均幅度；以及根据所述平均幅度及所述目标数字增益，确定所述数字增益调整值。
具体地，首先，W dgc 可设置为2*Lsubsize或者4*Lsubsize等，但其并不限于该取值。其中，Lsubsize为所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
然后，根据所述当前时刻（对应于频域上的k 0 ）之前的用于数字增益控制的窗长W dgc 内的采样数据r(k 0-k)、所述用于数字增益控制的窗长W dgc 及下式（7），确定所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据的平均幅度Pdgc(k 0 )，
Figure 3164DEST_PATH_IMAGE010
（7）。
最后，将目标数字增益Targain1与Pdgc(k 0 )的比值作为数字增益调整值，再根据所述数字增益调整值对经模拟增益调整后的数据帧r(k 0 )进行如下调整，以获取经数字增益调整后的数据信号
Figure 824489DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 235879DEST_PATH_IMAGE012
（8）。
在本实施例中，数字增益判决与调整模块30所执行的上述过程包括计算、判决与调整过程。为了保证后级后模块不出现饱和的情况，Targain1为不饱和时的目标增益。
经上述幅度调整后的数据进一步输入给后续模块（例如图6中的数字增益处理后级模块或链路60）。
具体而言，以图7为例对脉冲干扰的抑制过程进行简要说明。
所述脉冲干扰的抑制过程可包括步骤S701-S705。
步骤S701，计算由观测窗分割而成的各个子窗内的功率和。
步骤S702，选择特定分割层级上的有效子窗，并计算有效子窗内的平均功率。
步骤S703，根据每个有效子窗的长度，计算用于数字增益控制的窗长。
步骤S704，根据有效子窗内的平均功率确定模拟增益调整值，并对数据逐点调整。
步骤S705，根据所述窗长确定数字增益调整值，并对所述数据再次进行逐点调整。
综上所述，本发明创造性地首先确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，然后根据观测窗的总长度及所述每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度，接着根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧，最后根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整。由此，本发明无需对脉冲干扰进行估计，避免其他脉冲干扰估计方法中对脉冲干扰起点与脉冲宽度的估计（或者对脉冲干扰功率的提取），也不受周期性的限制，通过对观测窗进行动态分割，以确保最小分割单位包含脉冲干扰，并且仅将有效子窗作为模拟增益计算，从而可极大地减小运算的复杂度与虚警，进而可有效地抑制脉冲干扰对信号的影响。
本发明一实施例提供一种脉冲干扰的抑制系统，所述抑制系统包括：功率和确定装置，用于确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲的宽度；有效子窗参数确定装置，用于根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度；模拟增益调整装置，用于根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧；以及数字增益调整装置，用于根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整，其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
其中，所述功率和确定装置所执行的功能可由图6中的功率计算模块20来执行；所述有效子窗参数确定装置所执行的功能可由图6中的功率计算模块20与窗长分割判决模块40来执行；所述模拟增益调整装置所执行的功能可由图6中的模拟增益判决与反馈模块50来执行；所述数字增益调整装置所执行的功能可由图6中的数字增益判决与调整模块30来执行。
有关本发明提供的脉冲干扰的抑制系统的具体细节及益处可参阅上述针对脉冲干扰的抑制方法的描述，于此不再赘述。
本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
本发明一实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
本发明一实施例提供一种芯片，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现上述的脉冲干扰的抑制方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种脉冲干扰的抑制方法，其特征在于，所述抑制方法包括：
确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲的宽度；
根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度；
根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧；以及
根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整，其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
2.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和包括：
根据所述观测窗内的每个最小数据段内的采样数据，确定所述每个最小数据段内的功率和，其中，所述最小数据段为最大分割层级上的每个子窗内的采样数据；以及
根据所述每个最小数据段内的功率和，确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和。
3.根据权利要求2所述的抑制方法，其特征在于，所述确定所述每个最小数据段内的功率和包括：
根据所述观测窗内的第n个最小数据段内的第k个采样数据r(n,k)及下式，确定所述第n个最小数据段内的功率和，
Figure 387272DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，N为所述观测窗内的最小数据段的数目，K为所述最小数据段内的采样数据的数目，
相应地，在以1/2 i 分割方式对所述观测窗进行分割以获取分割层级i上的多个子窗的情况下，所述确定每个分割层级上的每个子窗内的功率和包括：
根据所述第n个最小数据段内的功率和p(n)及下式，确定分割层级i上的第m子窗内的功率和，
Figure 15961DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，N≥2 I ，I为最大分割层级。
4.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述预设条件包括：所述特定分割层级上的子窗内的最大功率和与最小功率和的比值大于或等于第一阈值且所述有效子窗内的功率和与所述最小功率和的比值小于或等于第二阈值。
5.根据权利要求4所述的抑制方法，其特征在于，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率包括：
根据所述每个分割层级上的每个子窗内的功率和、所述第一阈值及所述第二阈值，确定所述有效子窗；以及
确定所述有效子窗内的平均功率。
6.根据权利要求5所述的抑制方法，其特征在于，所述确定所述有效子窗包括：
根据任一分割层级上的每个子窗内的功率和，确定所述任一分割层级上的对应于最大功率和的第一子窗与对应于最小功率和的第二子窗；
在所述最大功率和与所述最小功率和的比值大于或等于所述第一阈值的情况下，将所述任一分割层级确定为所述特定分割层级；以及
将所述特定分割层级上的特定子窗与所述第二子窗均确定为所述有效子窗，
其中，所述特定子窗内的功率和与所述最小功率和与的比值小于或等于所述第二阈值，且所述特定子窗不同于所述第二子窗。
7.根据权利要求6所述的抑制方法，其特征在于，所述确定所述有效子窗还包括：
在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值的情况下，确定所述任一分割层级上不存在所述有效子窗；以及
在所述任一分割层级不是最大分割层级的情况下，从所述任一分割层级的下一分割层级上继续选择所述有效子窗。
8.根据权利要求7所述的抑制方法，其特征在于，所述确定所述有效子窗还包括：
在所述最大功率和与所述最小功率和的比值小于所述第一阈值且所述任一分割层级是最大分割层级的情况下，将第一分割层级确定为所述特定分割层级，以及将所述特定分割层级上的子窗均确定为所述有效子窗。
9.根据权利要求6或8所述的抑制方法，其特征在于，确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度包括：
根据所述观测窗的总长度与所述特定分割层级，确定所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
10.根据权利要求5所述的抑制方法，其特征在于，所述确定所述有效子窗内的平均功率包括：
统计所述特定分割层级上的所述有效子窗的数目；以及
根据所述特定分割层级上的所述有效子窗内的功率和、所述特定分割层级上的每个子窗的长度及所述有效子窗的数目，确定所述有效子窗内的平均功率。
11.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述对数据帧进行调整包括：
根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定模拟增益调整值；以及
根据所述模拟增益调整值，对所述数据帧进行调整。
12.根据权利要求11所述的抑制方法，其特征在于，所述确定模拟增益调整值包括：
根据上一次模拟增益控制过程中的有效子窗的平均功率、所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，确定待调整功率；以及
在所述待调整功率的绝对值大于增益调整阈值的情况下，将所述待调整功率确定为所述模拟增益调整值，或者在所述待调整功率的绝对值小于或者所述增益调整阈值的情况下，将上一次模拟增益控制过程中的模拟增益调整值确定为所述模拟增益调整值。
13.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述对经模拟增益调整后的数据帧进行调整包括：
根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述目标数字增益，确定数字增益调整值；以及
根据所述数字增益调整值，对所述经模拟增益调整后的数据帧进行调整。
14.根据权利要求13所述的抑制方法，其特征在于，所述确定数字增益调整值包括：
根据所述特定分割层级上的每个子窗的长度，确定所述用于数字增益控制的窗长；
根据所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及所述用于数字增益控制的窗长，确定所述当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据的平均幅度；以及
根据所述平均幅度及所述目标数字增益，确定所述数字增益调整值。
15.一种脉冲干扰的抑制系统，其特征在于，所述抑制系统包括：
功率和确定装置，用于确定由观测窗分割而成的多个子窗中的每个子窗内的功率和，其中，所述观测窗的长度大于或等于脉冲的宽度与未被干扰的信号的长度之和，所述多个子窗包括多个分割层级上的子窗，以及所述每个子窗的长度大于或等于所述脉冲的宽度；
有效子窗参数确定装置，用于根据所述观测窗的总长度及所述多个分割层级中的每个分割层级上的每个子窗内的功率和，确定特定分割层级上的满足预设条件的有效子窗内的平均功率与所述特定分割层级上的每个子窗的长度；
模拟增益调整装置，用于根据所述有效子窗内的平均功率及目标模拟增益，对数据帧进行调整，以获取经模拟增益调整后的数据帧；以及
数字增益调整装置，用于根据当前时刻之前的用于数字增益控制的窗长内的采样数据及目标数字增益，对经模拟增益调整后的数据帧进行调整，其中，所述用于数字增益控制的窗长大于所述特定分割层级上的每个子窗的长度。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-14中任一项所述的脉冲干扰的抑制方法。
17.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现权利要求1-14中任一项所述的脉冲干扰的抑制方法。
18.一种芯片，其特征在于，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现权利要求1-14中任一项所述的脉冲干扰的抑制方法。
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Patentee after: BEIJING SMARTCHIP MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee after: Qingdao Zhixin Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Address before: 100192 building 3, A District, Dongsheng science and Technology Park, Zhongguancun, 66 Haidian District West Road, Beijing.

Patentee before: BEIJING SMARTCHIP MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: State Grid Sigi Ziguang (Qingdao) Microelectronics Technology Co.,Ltd.

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